连续梁桥悬臂浇注的施工测量控制

连续梁桥悬臂浇注的施工测量控制1、工程概况xx大桥（主桥）是xx至xx高速公路上的一座特大型桥梁，位于xx市西郊，该桥起止桩号为K175+399.9~K176+990.1，全长1590.2m。其中主桥为主跨100m的预应力混凝土变截面连续箱梁，其跨径组合为56+3×100+56m，节段划分情况是0＃、1＃段10米，2#~6#段2.5米，7#~15#段3.5米，边跨4.76米，合拢段2米。采用分离式整体断面，双幅布设，半幅桥采用单箱单室箱形截面，采用斜腹板形式，腹板倾斜高宽比为5：1。箱梁根部高5.8m，高跨比为1/17.24；跨中梁高2.5m，高跨比为1/40。梁高从距墩中心2.0m处到跨中合拢段由5.8m到2.5m按照二次抛物线变化。箱梁顶板宽16.75m，底板根部宽6.53m，跨中宽7.85m。主桥现浇箱梁除墩顶0#号块设两个厚70cm的横隔板及边跨端部设厚120cm的横隔板外，其余部位均不设横隔板，并且全桥箱梁采用三向预应力体系。2、施工控制的内容和目的桥梁施工控制的目的就是确保施工中结构的安全和确保结构形成后的外形和内力状态符合设计要求。对于悬臂浇注施工的预应力混凝土连续梁桥来说，施工控制就是根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段的仿真分析，确定出每个悬臂浇筑阶段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一立模标高进行调整，以此来保证成桥后桥面线型、合拢段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值，以及结构内力状态符合设计要求。3、施工控制网的建立3.1墩顶测量和基准点的设立利用大桥沿线的施工控制网点，用全站仪测出墩顶测点的三维坐标，将墩顶标高值作为主梁高程的水准基点（每墩的0#块边）。每一墩顶布置一个水平基准点和两个轴线基准点，做好明显的红色标识，对于主桥施工控制网应至少每月进行一次联测。（控制网见图1）3.2主梁挠度、轴线和主梁顶面高程的测量对于连续梁桥施工监控来说，测试主梁控制断面的标高及其变化规律也是一个重要内容。标高测试也可采用水准仪读数法，可由施工单位测量完成，并由监理认可。①测点布置根据连续刚梁桥悬浇施工的特点，每次浇筑一个节段梁，每个悬臂施工节段均为测试断面，考虑到箱梁可能发生扭转变形，每个断面布置6个高程测点和和两个轴线点，测点用短钢筋长约（32~42cm）距该节段前端10cm处，钢筋头外露桥面（3~5cm）并用红色油漆标明。（见图2）②测试方法、工况标高用水准仪进行测量，根据各节段施工次序，每一节段按三种工况（即当前节段钢筋绑扎完成后、砼张拉前后的钢筋头高程值、测点处桥面高程值）对主梁挠度进行平行独立测量，相互校核。轴线使用全站仪和钢尺等进行测量，采用测小角法或视准法直接测量其前端偏位。视准时，将轴线后视点引至过渡墩，用远点控制近距离点。在主梁顶面混凝土高程测量过程中，同一截面测6个点，根据其横坡取其平均值，这样可得到主梁顶面的高程值。同时，在不同工况下，由观察得到的主梁挠度（反拱）变化值，与监控单位给定立模标高（含预拱度）立模的高程值，也可得到主梁顶面的高程值，两者比较后，可检验施工质量。在节段张拉后，测第n号块钢筋头高程时，同时应对前面所有块此时的对应钢筋头（桥面）高程值进行测量。③观测时间与项目为尽量减少温度的影响，挠度的观测安排在早晨太阳出来之前进行。在整个施工过程中主要观测内容包括：立模、混凝土浇注前后、预应力张拉前后及挂蓝拆除后、边（中）跨合拢前后、最终成桥前的各项标高值。以这些观测值为依据，进行有效地施工控制。3.3主梁立模标高的确定及测量①立模标高的确定桥梁标高监控是以实际施工情况为依据，比较实际观测变形和理论计算变形对结构进行监测，修正理论模型来消除理论与实际的偏差以便掌握结构的实际变形规律，通过调整立模标高来对桥梁标高进行控制。②立模标高在主梁的悬臂浇筑过程中，梁段立模标高的合理确定，是关系到主梁的线型是否平顺，是否符合设计的一个重要问题，如果在确定立模标高时考虑的因素比较符合实际，而且加以正确的控制，则最终桥面线型较好。否则，最终桥面线型会与设计线型有较大的偏差。众所周知，立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高，总要设置一定的预拱度，以抵消施工中产生的各种变形（挠度）。其计算公式如下：Hlmi=Hsji+Σf1i+Σf2i+f3i+f4i+f5i+fqi（1-1）Hlmi-------i节摸板的立模标高Hsji--------i节摸板的设计标高Σf1i-----各节梁自重在i节段产生的挠度总和Σf2i-----由张拉各节段预应力在i节段产生的挠度总和f3i-------混凝土收缩徐变在i节段产生的挠度总和f4i-------施工临时荷载在i节段产生的挠度f5i-------使用荷载在i节段产生的挠度fqi------------挂篮变形值其中挂蓝变形值是根据挂蓝加载试验，综合各项测试结果，最后绘制出挂蓝荷载—挠度曲线，进行内插而得。而Σf1i、Σf2i、f2i、f4i、fqi五项在前进分析和倒退分析计算中已经加以考虑，倒退分析输出结果中的预抛高值Hypgi就是这五项挠度的总和。那么式（1-1）可改写为：Hlmi=Hsji+Hypgi+fqi预计标高的计算公式为：Hyji=Hlmi-fqi-fi式中：Hyji—i节段预计标高；fi块件浇注完后，i节段的下挠值。但是，实际的施工状态与理想的施工状态是有差别的，这就是说，如果按照计算的预抛高值施工，最终成桥状态不一定是理想的状态。这时，具有反馈控制的实时跟踪分析系统就是实现桥梁结构施工控制的关键。通过卡尔曼滤波器预告出各个阶段的实际状态值，再有最后的最优控制，结合实际观测值，得出最优调整方案，最终完成整个控制过程。（本项目的立模标高有监控单位提供）③立模标高的测量一般地说，底板底模板选三个特征位置，顶板底模板选十个特征位置（顶板七个点，底板三个点）。见图3用精密水准仪测量立模标高，立模标高的测量应避开温差较大的时段。施工单位立模到位、测量完毕后，监理单位对施工各节段的立模标高进行复测。④同跨两边对称截面相对高差的直接测量和多跨线形的通测当两边施工节段相同时，对称截面的相对高差可直接进行测量和分析比较。当施工节段不同时，对称节段的相对高差不满足可比性，此时，可选择较慢的一边最末端截面和较快的一边已施工的对应截面作为相对高差的测量对象。在测量过程中，同一对称截面可测多点，根据其横坡取其平均值，可得到对称截面的对应点的相对高差。除保证各跨线形在控制范围内外，主梁全程线形应定期或不定期进行通测，确保全桥线形的协调性。⑤挂篮及模板定位误差由于挂篮是一个庞大的结构物，加上挂篮本身刚度的影响，实际施工时挂篮位置很难做到与设计一致。挂篮模板定位包括外模板和内模板的定位，外模板决定了梁底标高，而内模板决定了桥面的标高。挂篮定位是控制主梁标高最重要也是最直接的手段，定位时只要态度认真，并且挂篮在设计上是合理的，挂篮定位误差能够控制在允许范围以内。4、现场测设为了确保施工控制的顺利实施，施工过程中各项技术参数的准确测定至关重要，它是进行施工控制的必要初始参数，它为施工的仿真分析提供了实测依据，是最终实现施工控制目的的最关键的一步。以下介绍xx大桥现场测设的内容及结果。4.1挠度观测挠度观测资料是控制成桥线形最主要的依据。根据以往的经验，在每个施工块件上布置6个对称的高程观测点1、2、3、4、5、6，顺序是从上游至下游，其中控制点2和5为箱梁中心线，这样不仅可以测量箱梁的挠度，同时可以观察箱梁是否发生扭转变形。在施工过程中，对每一节段需进行立模、混凝土浇注前、混凝土浇注后、预应力筋张拉前、张拉后的标高观测，以便观察各点的挠度及箱梁曲线的变化历程，及时为下一段的立模标高做出调整，保证箱梁悬臂端的合拢精度及桥面线形。由于现场测量数据太多，现仅将挂蓝拆除后25号、26号墩各节点的实际标高列于下表。各节点标高(225#墩）图纸节点xx方向图纸节点xx方向测点1测点2测点3测点4测点5测点668130.5500130.4400130.324486130.5455130.4122130.278869130.5766130.4899130.350087130.5066130.3900130.262270130.6111130.4988130.366688130.5300130.4055130.275571130.6188130.5166130.400089130.5300130.3866130.272272130.6777130.5722130.430090130.5255130.4244130.306673130.6988130.6055130.446691130.5233130.4333130.278874130.6966130.5866130.450092130.5000130.3800130.260075130.7288130.6200130.466693130.4588130.3500130.250076130.7688130.6399130.504494130.4611130.3444130.218877130.7788130.6766130.558895130.4666130.3222130.196678130.7955130.6966130.565596130.4411130.3111130.177779130.8166130.6988130.569997130.4344130.2877130.174480130.8333130.7066130.580098130.4122130.2733130.157781130.8444130.7133130.566699130.4088130.2577130.115582130.8211130.7377130.6077100130.3866130.2622130.1222各节点标高(226#墩）图纸节点xx方向图纸节点xx方向测点1测点2测点3测点4测点5测点6101130.3622130.2500130.1244119129.8355129.7200129.6155102130.3388130.2077130.1044120129.8222129.7111129.5822103130.3188130.1999130.0444121129.8100129.6955129.5555104130.2788130.1511130.0011122129.7999129.6666129.5444105130.2399130.1155129.9844123129.7755129.6400129.5199106130.2233130.1055129.9744124129.7477129.6100129.4955107130.1822130.0599129.9566125129.7066129.5711129.4300108130.1622130.0388129.9066126129.6799129.5300129.3755109130.1211129.9955129.8766127129.6488129.5033129.3788110130.1011129.9722129.8488128129.6744129.4600129.3300111130.0733129.9499129.8200129129.5300129.4066129.2711112130.0666129.9300129.7877130129.4777129.3577129.2400113129.9933129.8766129.7400131129.4633129.3199129.1777114129.9922129.8422129.7000132129.4155129.2711129.1566115129.9388129.8111129.6922133129.3766129.2522129.1200从表中可以看出：合拢时两个合拢段它们的相对高差为12mm，两者之差在规范之内，合拢时不需要进行压重和纠偏，可以直接合拢。更好地说明立模标高的计算模式合理，具有很强的实用性，保证了成桥后桥面线型平顺。4.2线形监测根据施工进度，我单位的施工立模标高有监控单位提供。目前据已完成的情况来看，实测桥面标高基本控制在要求的精度范围以内，现阶段25号-26号主要线形控制结果见附图1。次跨合拢段梁底缘设计标高与实测标高对比图见附图2附图125号—26号墩主要线形控制结果附图2次边跨合拢梁底设计标高与实测标高对比图从图中可以看出,各块件的实际标高与预测标高的变化趋势大致相同的,实际标高是围绕着预测标高上下波动得,当施工到最大悬臂状态时(即施工完15号块),实际标高总是与预测标高趋势一致.5、施工控制的措施①在悬臂施工过程中，对挠度和施工标高进行施工精密测量。②悬臂施工按照对称平衡的原则进行施工，施工过程中应随